第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

558 / 2021-06-19 19:54:09

动能因素对冲击磨损行为影响的数值模拟及实验验证

冲击磨损诱发的材料损伤和安全问题，广泛存在于各类工程领域和高新技术装备的间隙振动或动态接触，其显著特征是反复的接触-分离。冲击磨损是由物体间短暂的相互作用不断累积而形成的损伤，冲击动能无疑对冲击磨损行为和损伤结果有直接影响。以冲击速度和冲击质量为控制变量，进行了不同速度、质量、速度&质量（动能值相同）等三种情况下的有限元数值模拟，并对仿真结果进行了实验验证。研究发现：冲击速度对冲击力和材料吸收能量有直接的影响，但冲击动能的消耗率未出现明显变化；冲击质量对接触时长的影响显著，质量越大，冲击接触的持续作用越久。材料的抵抗随冲击动能增大,但动能因素的不同会造成冲击接触行为的变化：速度因素越大，接触边缘的塑性应变越显著；质量因素越大，接触中心的残余应力小。对模拟结果进行冲击磨损实验验证，观察到磨痕是由以剥层磨损为主要损伤的内圆区域和以塑性变形为主的外环区域组成。冲击动能相同的情况下，速度因素越高，塑性变形的环区越大；质量因素越高，磨损区域越小，但磨损程度更严重。因此，冲击磨损的主要损伤形式和损伤程度会根据动能因素的不同而改变，冲击动能的大小不能作为冲击磨损实验的唯一控制参数。